博科园：本文为太空航天类
美国宇航局（NASA）正在考虑通过商业模式实施探月计划，并将展示其探索太空的新方法，这是深太空旅行模式将发生重大变化的一个信号吗？ NASA目前正在考虑使用商业火箭执行绕月计划的一项发射任务，而不再使用过去十年一直在用的大型火箭。
NASA怎么突然弃用自己的火箭了呢？来不及了～
其实，是为了能按时完成太空发射任务，NASA不得不改用商业火箭发射。
因为：
NASA的太空发射系统（SLS）的制造时间比预期时间要长得多，在计划发射时间6月可能无法执行发射任务；而其他的商业火箭已经进入市场为飞上太空做好了准备。在这种情况下，由SLS改为商用火箭发射，而这改变将对未来的太空旅行计划产生重大影响。
转向商用火箭，可以节省时间和金钱
NASA要完成其新的探月计划需要2枚商业火箭。NASA还需要开发其他一些新技术，例如，解决如何在太空中装配特定飞行器的问题，以确保绕月飞行任务的圆满完成。这个过程需要花费大量的时间和精力，而且无法确保明年一定能够完成。但如果NASA能够转向商用火箭，将为NASA节省大量时间和资金，腾出资金来实现其更加宏伟的深空探索目标。
为什么要发射2枚火箭？
在即将到来的这次任务中，NASA打算在发射2艘重型航天器，进行为期3周的绕月之旅：一艘名为猎户座（Orion）的无人太空舱；另一艘是命名为欧洲服务舱（European Service Module）的圆柱形太空舱——为无人太空舱提供动力和支持。
这两艘航天器一起发射需要大量燃料才能脱离地球引力进入太空，并完成最后抵达月球的终极目标。SLS太空发射系统十分强大，完全能够通过一次发射将这对航天器送达遥远的月球。但商业化用途火箭，还没有足够强大能力，可以将猎户座和它的服务舱同时发送到月球附近。即使，美国最强大的2款商用火箭包括太空探索技术公司（SpaceX）的猎鹰重型火箭（Falcon Heavy）和联合发射联盟（ULA）的德尔塔四号重型火箭（Delta IV Heavy）已经很强大，但却都无法与SLS的实力相媲美。当然前提是，SLS能在计划发射日期之前建造完成。
SpaceX发射的商业火箭这也是为什么商业火箭发射需要两枚的原因。
一枚火箭将猎户座和欧洲服务舱一起发射到地球轨道上，它们将在那里“停泊”一段时间。
然后，另一枚火箭将一艘“太空拖船”发射到太空，这个太空拖船实际上是另一枚带有自身燃料和发动机的火箭。太空拖船和猎户座飞船将在地球轨道上对接，然后太空拖船的发动机点火，推动飞船一路飞向月球。
ULA发射的商业火箭太空拖船或是NASA深空载人任务的新方式
利用太空拖船开展深太空旅行的概念其实已经被热捧了几十年，NASA从20世纪六七十年代就开始根据这一概念开发太空技术。
比如，火箭设计的结构就体现了这一理念：
火箭的上半部分可以看作是一种太空拖船，通过它将载荷推到预定轨道。然而，真正的太空拖船却有所不同，它可以自行发射并滞留太空，以便随时执行与其他飞行器连接并推动它们飞往预定目的地的任务。将所有物体一次性发射的负载量是很大的，而地球引力也很大，所以将重型设备送到远离地球的地方需要很多额外能量，因而需要更多额外燃料。
把所有燃料送入太空需要一个很大的火箭，火箭越大，将火箭和所有有效载荷脱离地球引力所需要的燃料也更多。如此这样循环下去，更多负载物需要更大的火箭才能发射进入深空。
未来航天发射系统（SLS）的艺术构想图随着火箭体积的增大，它们变得越来越复杂，发射成本也越来越高。这就是SLS研发过程中一个重要问题。据估计，NASA在过去十年中已经花费了140亿美元来研发SLS，但一直没有完成。一旦完工，预计每年只能发射1~2次，而每次的飞行成本大约需要10亿美元。
相比之下，德尔塔四号重型火箭的每次发射成本约为3.5亿美元，而猎鹰重型火箭略低于1亿美元。无论哪种，2次发射的成本都低于SLS 1次发射的成本。太空拖船也可有助于节省未来成本，只要让拖船在完成任务后继续留在太空就可以了。
例如，拖船在将航天器拖到月球上后，就可以回到近地轨道等待补给。然后，另一枚火箭可以从地球上携带推进剂发射到太空与太空拖船对接，为太空拖船补充燃料。太空拖船可继续将其他物体带入深空，并反复执行这类任务，这样就可节省额外的发射成本。
太空对接能力怎么样？
当然，要完成以上这些工作，首先需要的是要拥有与太空拖船对接的能力。
NASA局长吉姆布里登斯汀（Jim Bridenstine）承认：“按照目前的设计方案，‘猎户座’载人太空舱并没有与太空拖船对接的能力。从现在到6月这段时间里，我们必须努力将其实现。”然而，这种太空对接并非首次！俄罗斯的“联盟号”太空舱就一直在执行与国际空间站自动对接的任务，通过在太空中的对接，将宇航员带入轨道实验室。
SpaceX最近成功完成了对其载人“龙飞船”（Crew Dragon）的空中悬停测试任务，使用了一整套传感器和激光器与国际空间站外的接口成功对接。太空制造公司（Made In Space）首席执行官兼董事长安德鲁拉什（Andrew Rush）说道：龙飞船配备的激光雷达和机器视觉系统可与空间站自动对接，其中一些传感器可在太空中执行制造和装配任务。
3月4日，SpaceX公司的“龙飞船”首次完成与国际空间站自动对接的任务如果能够在太空中将关键部件连接在一起，就可以将很小的部件发射到太空，进入轨道后再将各部件连接起来，这样就不必在地面上将整个航天器装配建成，也就不需要一定用到大型发射火箭。对于某些庞大而复杂的发射任务来说，这一直是个棘手的问题。
比如，NASA未来的太空天文台——詹姆斯韦伯太空望远镜，其体积庞大，结构复杂，必须折叠起来才能通过火箭发射到太空，然后再用两周时间在太空中将其展开。在这个过程中一旦出现任何差错，都有可能导致太空望远镜无法在太空中正常工作，从而导致这项耗资96.6亿美元的太空任务以失败告终。但是，如果能够在太空中组装或制造，就没有必要将航天器在地球上完整组装建好。这是一种比整体发射航天器更具成本效益的方式。
商用火箭的争议
不过，对接和太空装配是很具危险性的操作。此外，将航天器分块发射意味着一次深太空任务需要多枚发射火箭，这也会让一些人感到不安。
有人认为，发射次数越多，风险就越大，因为其中只要有一次发射失败，就会危及到整个任务。使用商用运载火箭执行这项任务也并不容易。目前，工程师正在为即将来临的发射任务对猎户座火箭基于新飞行器数据进行仿真模拟运行。该项目的一名员工表示:考虑到其他所有火箭发射系统的性能都不如SLS，因此，6月是否能够如期发射还是一个未知之数。此外，还有政治上的反对派，他们有可能会强制命令猎户座搭载在SLS上。
不过，利用商用火箭确可以节省金钱和时间，而这两样正是NASA所缺少的。也许此后，NASA未来的登月任务将不再依赖于大型火箭。
博科园-科学科普｜编译 方陵生转自: 世界科学/World-Science参考资料：NASA MAKING ITS MOON MISSION COMMERCIAL COULD SIGNAL A PARADIGM SHIFT FOR DEEP-SPACE TRAVEL博科园-传递宇宙科学之美
博科园-请看更多精彩内容：
火星神秘暗纹怎么来的？深层地下水说：是我干的！
历史上首张黑洞照片即将公布，我们该关注哪些问题？
宇宙热寂终结，或许是个不错的结局！
